建筑基础大体积混凝土结构裂缝控制措施探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 建筑基础大体积混凝土结构裂缝控 制措施探讨 摘要：随着建筑施工技术飞速发 展，现代建筑中经常涉及到大体积混凝 土施工。其主要特点是体积大，水泥水 化热释放较集中，内部温升较快。当混 凝土内外温差较大时，会产生温度裂缝， 影响结构安全和正常使用，所以必须从 根本上加以分析，来保证施工的质量。 文章通过工程实例对建筑混凝土施工中 出现的裂缝进行了分析，结合实际情况 提出了相应的控制措施。 中国论文网 /2/view-12798407.htm 关键词：大体积；混凝土；裂缝 控制；混凝土养护 中图分类号： TV543 文献标识 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 码： A 文章编号： 前言: 凡是结构物的断面最小尺寸在 2m 以上的混凝土块体，单面散热的结 构断面最小尺寸在 75cm 以上，双面散 热在 100cm 以上，水化热引起的最高温 度与外界气温之差，预计超过 25的混 凝土，均可称为大体积混凝土。随着经 济的高速发展，大体积混凝土被越来越 多的运用在高层及超高层建筑的片筏基 础或箱形基础、人防及地下建筑、大型 公共建筑的基础底板，桩基础的承台、 高层建筑转换层结构等关键部位。大体 积混凝土施工过程中，如果在配合比设 计、温差控制、浇筑方法、混凝土养护 等方面处理不当，会造成温差应力、收 缩等原因形成的裂缝，影响建筑物使用 功能和安全。所以必须从混凝土施工中 出现的裂缝的原因上加以分析，并结合 实际情况提出了相应的控制措施，来保 证施工的质量。 1 工程概况 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 湖南长沙某工程为现浇钢筋混凝 土框架结构，建筑面积 4 0500 m2。底 层系半地下室建筑，基础埋深-8.1 m， 为钢筋混凝土整板基础，其混凝土设计 强度等级为 C25，抗渗等级为 S8 级， 基础长 120 m，宽 45 m，厚 1 m。整个 基础混凝土量为 5400 m3。设计要求横 向设置一道后浇带,为民用建筑大体积混 凝土基础。 2 混凝土裂缝 2.1 混凝土初期裂缝 混凝土塌落引起的裂缝，由于基 础厚度较大，混凝土浇筑尚未凝固期间， 主要沿钢筋走向在混凝土表面产生裂缝， 这主要是由于混凝土浇筑后在钢筋正上 面与其周围发生收缩下沉不同引起的。 另外，模板移动和固定不牢时也可能造 成这种裂缝，如图 1 所示。 1- 泌出水;2- 未凝固 图 1 混凝土初期裂缝 这种裂缝的特点是裂缝较宽，在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 它出现后立即抹平可以得到修补，但如 果不及时修补，混凝土凝固后将形成表 面裂缝，而且在混凝土降温过程中，可 能发展为贯穿性裂缝。 塑性收缩裂缝。由于基础平面尺 寸很大，当混凝土尚未凝固时，其表面 干燥过快，容易引起塑裂缝。 2.2 大体积混凝土水化热引起的 裂缝 1) 贯穿性裂缝，大体积混凝土浇 筑初期处于温度上升阶段，一段时间以 后，混凝土逐渐降温，由于温差及混凝 土水分蒸发必将引起其体积收缩变形， 这个变形受到地基和结构边界条件的约 束时又引起拉应力，当这个应力超过相 应龄期混凝土抗拉强度时，混凝土截面 就会产生贯穿性裂缝。 2) 表面裂缝，大体积混凝土浇筑 后，由于水泥水化作用产生大量水化热， 而混凝土的导热性能很差，致使混凝土 内外温差较大，特别是早龄期，混凝土 温度升高较快，其内部温度不断上升， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 从而形成中心温度高，表面温度低这样 一个温度梯度，使混凝土内部产生压应 力，表面产生拉应力。当这个拉应力超 过混凝土抗拉强度(37 d)时，混凝土表 面就产生裂缝。 2.3 混凝土后期裂缝 普通混凝土在硬化过程中，要 产生因干缩引起的体积变化，特别是上 述工程基础完成后，为满足上部结构的 施工要求，不可能很快回填土，在这期 间突然遇到短期内大幅度的升降温，很 容易产生后期干缩裂缝。 3 控制混凝土裂缝的主要措施 1) 原材料和浇筑措施。对于大体 积混凝土基础，为了防止产生温度裂缝， 一般都优先采用水化热较低的矿渣水泥， 本工程采用的是 525 号普通水泥，这是 因为:a.基础设计要求为 S8 级抗渗，对 有抗渗要求的混凝土应优先选用普通水 泥;b.按施工进度计划要求，浇筑混凝土 时如遇冬季，环境气温较低，故应优先 考虑选用抗冻性较好的普通水泥;c.混凝 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 土中掺入减水剂对改善混凝土和易性、 提高密实性、降低用水量、延缓混凝土 凝结时间、减小水泥水化热释放速度等 有一定作用，有关资料表明，在普通水 泥中掺入减水剂能节约水泥 10%左右。 超过矿渣水泥的节约量，因此相同强度 等级的混凝土选用普通水泥比用矿渣水 泥用量少，这样普通水泥比矿渣水泥水 化热高的弱点掺入减水剂后得到了一定 程度的改善。另外，矿渣水泥还有泌水 性和干缩性大等特点。 2) 选择合适的砂石级配，严格控 制砂石含泥量。仅从降低大体积混凝土 水化热角度来考虑，应选用粒径较大的 石子。这样可以减少用水量，降低水泥 用量，减少混凝土水化热。同时还有减 少混凝土凝结收缩、泌水干缩等效果。 但粗骨料过大。易引起混凝土拌合离析， 同时泵送混凝土对石子最大粒径也有一 定限制。因此，必须合理选择石子粒径。 结合以上因素并参照有关资料，经过试 配以后，本工程选用 0.52 cm 和 0.54 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 cm 两种级配的石子。砂以中砂为宜， 粗砂保水性差，细砂干缩性大，容易产 生微裂纹。由试验资料可知，中砂用水 量，水泥用量最适宜。采用泵送混凝土， 还应适当提高砂率。砂石中尘屑、淤泥 和粘土的含量往往较高，它们附于砂石 表面，阻碍水泥与砂石粘接，这不仅增 加混凝土收缩，同时也降低了混凝土抗 拉强度及抗冻性，对混凝土抗裂十分不 利，因此必须严格控制砂石含泥量，参 照有关资料，对砂石含泥量分别控制 1%2%，最后经过计算和试配确定混凝 土配合比，部分参数如表 1 所示。 表 1 部分参数 3) 注重混凝土浇筑方法，加强混 凝土振捣。大体积防水混凝土浇筑方法 应根据整体连续浇筑的原则要求。并根 据混凝土初凝时间、浇注速度、合理配 置泵、灌车数量和浇注方法。一般有 3 种方法:全面分层法、分段分层法、斜面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 分层。 分段分两层浇筑混凝土，由下到 上成斜坡形逐层浇筑向后推进，见图 2。分层浇筑分层振实，并保证分层段 混凝土在初凝前结合好，不致形成施工 缝。 图 2 分段分层浇筑混凝土 b. 混凝土中掺入缓凝减水剂，同 时放慢浇筑速度，利用普通水泥水化作 用较快，水化热出现较早的现象，可使 各阶段混凝土能充分放热，从而能降低 混凝土内部最高温升，防止产生温度裂 缝。 选用插入式振动器，严格控制振 捣时间，保证插点均匀，以免造成混乱 而产生漏振，每次移动距离不大于振动 棒作用半径的 1.5 倍，在振捣上层混凝 土时插入下层混凝土中 5 cm 以上，消 除两层间接缝，且重点加强在混凝土自 然斜坡的头尾部位进行振捣，确保上、 下两层钢筋处的混凝土得以密实。并在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 振动界限以前给予二次振捣，提高混凝 土与钢筋的握裹力，增强混凝土基础的 抗裂性能。 混凝土振捣完成后，其表面用木 杠拍实、刮平，用木抹子搓毛，待混凝 土收水后再第 2 次用木抹子将混凝土表 面搓平整，并使表面成为毛面，避免混 凝土产生初期裂缝。 4 混凝土养护 温度计算。估算混凝土的中心温 度，按下式求出混凝土最终绝热温升。 式中:Th 为最终绝热温升;T 为混 凝土中心温度;T 为混凝土入模温度;W 为单位混凝土水泥用量;Q 为水泥品种水 化热;C 为比热，混凝土组分的加权平均 值，取 0.9; 为混凝土比重; 为降温系 数。 测温方法。测温仪型号为 WMZK-01(-40150) 。每个温测点均 埋入 60 cm 长导线，预埋入混凝土中， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 每隔 1 h 在适当位置埋入 1 根，测温时 将测温摇感器测杆嵌住导线，即可测混 凝土内温度。测混凝土表面温度时将测 温杆直接放在混凝土表面上，每次混凝 土内温度与表面温度同时测量，10 min 后即可读取温度数，混凝土浇筑后第 12 h 以后开始测量，第 1 周内规定为 2 h 测 1 次。 3) 混凝土浇筑后温度应力计 算。混凝土浇筑后随龄期的增长，内部 温度由上升而逐渐下降，从而引起混凝 土应力变化，根据实测温度数据，可计 算出相应龄期的温度应力。 4) 混凝土养护。大体积养护时的 温度控制通常有 2 种方法，即降温法和 保温法。降温法是采取一定措施，降低 混凝土内部温度，而保温法则是通过保 温材料，以提高混凝土表面及四周散热 面的温度，2 种方法的目的都是要把混 凝土内外温差控制在一定范围内。因此， 采取在混凝土凝结后表面覆盖塑料薄膜 和草袋，充分浇水湿润，并按照 GB -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 50108-20085 地下工程防水技术规范的 要求养护，混凝土早期养护非常重要， 但后期养护工作也不可忽视。 5 说明与探讨 环境温度与混凝土温度的关系 环境温度影响混凝土温度高低， 混凝土内部温度是水化热的绝热温升， 浇筑温度和结构物的散温降等各种温度 的叠加。如果外界气温愈高，混凝土浇 筑温度也愈高，混凝土内部的温度必然 也高，这不仅会造成混凝土内部温度很 高，延续时间较长，同时也增加了混凝 土的降温幅度，这对大体积混凝土是很 不利的。但如果外界气温较低，势必要 提高混凝土搅拌温度及入模温度。按 GB 50108-2008 要求，混凝土入模温度 不低于 10，混凝土内外温差 Tm=Tr+Tw-TD(Tr 为模温，Tw 为温升， TD 为平均气温) ，若遇寒流，温差将更 大。 通过以上分析可以说明，大体积 防水混凝土不宜在冬季施工，如果非施 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 工不可，一般要做好混凝土保温工作， 也不宜在夏季施工，因为高温天气施工 时，必须对混凝土采取降温措施，因此 大体积防水混凝土宜选择好的施工季节， 即以春季或秋季为宜。 环境温度影响混凝土内高温峰值 出现时间。 水化热与外界气温有关，气温较 高时水化热不易散。可见，外界气温愈 高，混凝土高温峰值出现愈早，反之亦 然。 改进振捣工艺。混凝土一次振捣 完成后，其内仍存在着相当数量的孔隙 和气泡，粗骨料和钢筋表面还有少量水 分，影响混凝土砂浆与粗骨料、钢筋的 粘接，对于浇注后的混凝土，在振动界 限以前给予二次振捣，能够消除沉陷的 影响，减少塑性收缩裂缝和内部孔隙， 增加混凝土密实性，提高混凝土抗渗性 能。在浇筑上层混凝土时，先对下层混 凝土二次振捣，这样可使两层混凝土结 合良好，保证结构混凝土的均质连续性， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 从而可